论文部分内容阅读
干旱、高盐、极端气温等非生物胁迫是制约植物生长发育的重要因素,为了适应这些不良环境,植物通过调控抗逆相关基因的表达,提高植物的抗逆能力,减少外界环境对自身的伤害。水稻是单子叶植物模式生物,同时也是我国乃至全球重要的粮食作物。近年来,随着气候日益恶化,人类活动日渐频繁;干旱、高盐胁迫更是对水稻的品种的抗逆性提出了更加严格的要求,因此寻找水稻抗逆基因,并通过抗逆基因提高水稻抗性具有重要的意义。 本实验室在对水稻应答逆境胁迫的公共芯片数据分析中发现,一类含DUF1644结构域的基因家族参与了水稻抗逆应答。该家族基因的表达受到盐、干旱、低温、H2O2等非生物胁迫以及ABA、SA处理的诱导。本研究主要对DUF1644基因家族中的OsSIDP366、OsSIDP424基因在水稻耐盐,抗旱应答反应中的功能进行研究。主要结果如下: OsSIDP366含有一个典型的DUF1644及一个C2H2结构域,qRT-PCR分析结果表明OsSIDP366基因受盐、干旱、高温、H2O2等非生物胁迫以及ABA,SA处理的诱导表达。POsSIDP366::GUS转基因植株的GUS染色结果表明OsSIDP366主要在水稻根、茎、叶、花药中表达,并且参与了种子的成熟过程,与qRT-PCR结果基本一致。在受到盐胁迫及干旱胁迫时,过量转基因植株表现出了对盐,干旱的抗性,而RNAi植株表现出了敏感的表型。此外通过亚细胞定位分析表明OsSIDP366定位于细胞质中,并且能够形成类似Processing bodies(PBs)及Stressgranules(SGs)的细胞质聚集区。原生质体细胞的共定位实验表明,OsSIDP366不仅能与拟南芥PBs,SGs marker蛋白AtDCP2,AtPABP8共定位,而且能够与AtDCP2,AtPABP8在水稻中的同源蛋白OsDCP2,OsPABPC1,OsPABPC2,OsPABPC3共定位,进一步证实OsSIDP366是PBs,SGs的组分蛋白。为了解该基因是如何参与到植物逆境胁迫应答机制,对OsSIDP366过表达植株进行了数字表达谱测序,分析结果显示相比野生型植株,过表达植株中有35个基因的表达水平上调,5个基因下调;上调基因中包括多个非生物及生物胁迫相关基因,此外,在受到胁迫时,胁迫响应基因如DREB1A、LEA基因在过量植株中的表达水平提高,而RNAi植株中这些基因的表达受到抑制。由于PBs及SGs在细胞受到外界刺激时可以对mRNA进行转录后调控,决定mRNA的储存,降解及重新回到蛋白质翻译过程,因此OsSIDP366可能作为PBs和SGs对SNAC1、OsHAK5、PRs基因等进行转录后调控,从而提高植株对逆境的抗性。而PRs类基因在过表达转基因植株的上调表达预示OsSIDP366可能还参与了植物的生物胁迫应答。 OsSIDP424包含一个DUF1644和一个Ring finger结构域,qRT-PCR分析结果表明OsSIDP424基因主要受盐、高温、H2O2等非生物胁迫以及ABA、SA处理的诱导表达;OsSIDP424基因在多个组织中都有表达,其中在叶片中的表达量较高。POsSIDP424::GUS转基因植株的GUS染色结果表明OsSIDP424主要在水稻的根、叶、花药中表达,但是不参与种子的成熟过程。此外,通过对OsSIDP424融合GFP的转基因植株进行亚细胞定位分析,结果表明OsSIDP424主要定位于细胞质中,并且能够形成与OsSIDP366类似的,Processing bodies及Stress granules的细胞质聚集区。为分析该基因在抗逆胁迫过程中的功能,构建了过量及RNAi的转基因载体,并通过遗传转化获得相应的转基因植株,为后续实验分析奠定了基础。